超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定聚酰胺廚具中23種初級(jí)芳香胺的遷移量

朱麗娜,姜 鶴

(上海樂朗檢測技術(shù)有限公司,上海 201210)

初級(jí)芳香胺(PAAs)是一種廣泛使用的化工原料,部分PAAs具有致癌性和致敏性[1-2]。在加工多層塑料薄膜等食品包裝袋過程中會(huì)使用聚氨酯黏合劑,該黏合劑由多元醇和二異氰酸酯單體聚合而成,如果聚合不完全,可能產(chǎn)生芳香族異氰酸酯殘留,用作包裝材料后,殘留的芳香族異氰酸酯會(huì)被食品中水分解形成PAAs[3-4];食品包裝袋、蛋糕紙托、餐廳托盤紙、具色廚房用具、彩色餐巾紙等表面的文字或者圖案用偶氮染料制備的油墨印刷時(shí),殘留的偶氮染料的降解產(chǎn)物會(huì)與水基食物反應(yīng),產(chǎn)生PAAs污染的風(fēng)險(xiǎn)。生成的PAAs會(huì)遷移到食品中,進(jìn)而進(jìn)入人體,引發(fā)健康安全問題[5-8]。Regulation(EU)10/2011on Plastic Materials and Articles Intended to Come into Contact with Food(Test with EEA Relevance)明確規(guī)定,食品接觸材料及其制品中不得檢出PAAs;Commission Regulation(EU)2020/1245 Amending and Correcting Regulation(EU)No 10/2011on Plastic Materials and Articles Intended to Come into Contact with Food(Test with EEA Relevance)將PAAs的檢出限由0.01 mg·kg－1降為0.002 mg·kg－1。

目前,食品接觸材料中PAAs的檢測方法主要有氣相色譜法(GC)[9]、氣相色譜-質(zhì)譜法(GCMS)[10-11]、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(GC-MS/MS)[12-13]、液相色譜法(LC)[14]、液相色譜-質(zhì)譜法(LC-MS)[15]、液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)[16-18]等,GC和LC 易受雜質(zhì)干擾,檢測結(jié)果易出現(xiàn)假陽性,且檢出限達(dá)不到歐盟法規(guī)EU 2020/1245規(guī)定的要求;GC-MS易受復(fù)雜樣本干擾,分離效果較差;PAAs穩(wěn)定性較差,而GC-MS/MS的前處理較繁瑣,影響結(jié)果的準(zhǔn)確度;應(yīng)用較多的是LCMS和LC-MS/MS,這兩種方法的前處理操作簡便,色譜分離性能較好,準(zhǔn)確度、可靠性和選擇性較好。鑒于此,本工作采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(UHPLC-MS/MS)測定食品模擬物中市售聚酰胺廚具中23種PAAs的遷移量,以期為食品接觸材料的安全監(jiān)管提供技術(shù)支撐。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

Waters ACQUITY/Xevo TQ 型超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀;AT-24NC 型氮?dú)獍l(fā)生器;101-3BS型電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱;XW-80A 型旋渦混合器;PURELAB flex型超純水儀。

混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:1 000 mg·L－1。

混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液:10 mg·L－1,取混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液1 mL于100 mL棕色容量瓶中,用甲醇定容,于4 ℃避光保存。

混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列:取適量混合標(biāo)準(zhǔn)中間溶液,用3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)乙酸溶液逐級(jí)稀釋,配制成質(zhì)量濃度分別為1,2,5,10,15,20μg·L－1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,現(xiàn)配現(xiàn)用。

甲醇和甲酸均為色譜純;乙酸為分析純;試驗(yàn)用水為超純水,電阻率18.25 MΩ·cm。

1.2 儀器工作條件

1.2.1 色譜條件

CORTECS T3色譜柱(100 mm×2.1 mm,2.7μm);柱溫40 ℃;流量0.4 mL·min－1;進(jìn)樣口溫度20 ℃;進(jìn)樣體積10μL。流動(dòng)相A 為含0.1%(體積分?jǐn)?shù),下同)甲酸的甲醇溶液,B為水。梯度洗脫程 序:0～6.5 min 時(shí),A 由10%升 至55%;6.5～11.5 min時(shí),A由55%升至95%,保持0.5 min;12.0～13.0 min時(shí),A由95%降至10%,保持2.0 min。

1.2.2 質(zhì)譜條件

電噴霧離子(ESI)源;正離子(ESI＋)掃描模式;離子源溫度100 ℃;毛細(xì)管電壓3.0 kV;脫溶劑氣溫度350 ℃;脫溶劑氣流量650 L·h－1;多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)模式;多通道選擇離子模式。其他質(zhì)譜參數(shù)見表1,其中“?”為定量離子。

表1 質(zhì)譜參數(shù)Tab.1 MS parameters

1.3 試驗(yàn)方法

參照標(biāo)準(zhǔn)EN 13130-1:2004Materials and Articles in Contact with Foodstuffs－Plastics Substances Subject to Limitation－Part1:Guide to Test Methods for The Specific Migration of Substances from Plastics to Foods and Food Simulants and The Determination of Substances in Plastics and The Selection of Conditions of Exposure to Food Simulants和文獻(xiàn)[19-20]進(jìn)行遷移試驗(yàn)。根據(jù)黑色聚酰胺廚具(PA66材料)的產(chǎn)品外形估算其與食品接觸部分的表面積(0.6 dm2),將裁剪好的樣品浸入100 mL 3%乙酸溶液中,于(100±3)℃浸泡2 h,再重復(fù)浸泡兩次。收集各浸泡液,分取1 mL,用0.22 μm 針式濾膜過濾,濾液供UHPLC-MS/MS分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

10μg·L－1混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖見圖1。

圖1 混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖Fig.1 Chromatograms of the mixed standard solution

2.2 色譜條件的選擇

2.2.1 色譜柱

試驗(yàn)比較了ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱(50 mm×2.1 mm,1.7μm)、ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱(100 mm×2.1 mm,1.7 μm)、ACQUITY UPLC BEH T3 色譜柱(100 mm×2.1 mm,1.8μm)、CORTECS T3 色譜柱(100 mm×2.1 mm,2.7μm)對23種PAAs的分離效果。結(jié)果表明:BEH 系列色譜柱信號(hào)響應(yīng)不佳,其中4,4′-ODA、BNZ、2-M-5-NT 未達(dá)到歐盟法規(guī)EU 2020/1245 規(guī)定的檢出限;CORTECS T3(100 mm×2.1 mm,2.7μm)所得23種PAAs峰形較好,且可在10 min內(nèi)全部實(shí)現(xiàn)基線分離。因此,試驗(yàn)選擇采用CORTECS T3色譜柱進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.2.2 流動(dòng)相

分別采用甲醇-水、乙腈-水體系進(jìn)行梯度洗脫試驗(yàn)。結(jié)果表明:以乙腈-水體系作流動(dòng)相時(shí),色譜分離效果較差,響應(yīng)信號(hào)較低;以甲醇-水體系作流動(dòng)相時(shí),23 種PAAs均可實(shí)現(xiàn)良好分離,但4-MmPDA和BNZ 的峰形不佳,2-M-5-NT、o-ANT 和3,3′-DMB的響應(yīng)信號(hào)相對較低。

在ESI＋模式下,酸化流動(dòng)相有助于促進(jìn)目標(biāo)物電離和提高檢測靈敏度,因此試驗(yàn)分別在甲醇和水中加入適量甲酸,使其體積分?jǐn)?shù)均達(dá)到0.1%,并考察了其色譜分離效果。結(jié)果表明,酸化水相有助于改變色譜峰峰形,但PAAs的響應(yīng)信號(hào)提升不明顯,而酸化有機(jī)相所得23種PAAs的峰形較好、響應(yīng)信號(hào)提升顯著,因此試驗(yàn)選擇的流動(dòng)相為含0.1%甲酸的甲醇溶液-水體系。

2.3 質(zhì)譜條件的選擇

PAAs是相對分子質(zhì)量較小的弱堿性化合物,宜選擇ESI＋模式電離。以0.1 mL·min－1流量將0.5 mg·L－1混合標(biāo)準(zhǔn)溶液注入串聯(lián)質(zhì)譜儀,在ESI＋模式下全掃描,確定23種PAAs的準(zhǔn)分子離子[M＋H]＋,同時(shí)優(yōu)化錐孔電壓;再采用子離子掃描模式,優(yōu)化碰撞能量,選擇豐度較高且穩(wěn)定的碎片離子作為定性、定量離子。將超高效液相色譜儀與串聯(lián)質(zhì)譜儀聯(lián)用,進(jìn)一步優(yōu)化毛細(xì)管電壓、脫溶劑氣溫度、脫溶劑氣流量、離子源溫度等質(zhì)譜參數(shù),詳細(xì)參數(shù)見1.2.2節(jié)。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線和檢出限

按照儀器工作條件測定混合標(biāo)準(zhǔn)溶液系列,以各PAAs的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo),其對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果顯示,23種PAAs標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性范圍均為1～20μg·L－1,其他線性參數(shù)見表2。

以3倍信噪比(S/N)計(jì)算檢出限(3S/N),結(jié)果見表2。

表2 線性參數(shù)和檢出限Tab.2 Linearity parameters and detection limits

2.5 精密度和回收試驗(yàn)

選取不含PAAs的聚酰胺廚具進(jìn)行3個(gè)濃度水平的加標(biāo)回收試驗(yàn),每個(gè)濃度水平進(jìn)行6次平行測定,計(jì)算回收率和測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD),結(jié)果見表3。

由表3可知,23種PAAs的回收率為90.9%～107%,測定值的RSD 為0.40%～7.3%,說明該方法具有良好的準(zhǔn)確度和精密度,可用于食品接觸材料中23種PAAs遷移量的日常檢測。

表3 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果(n＝6)Tab.3 Results of tests for precision and recovery(n＝6)

表3 (續(xù))

2.6 樣品分析

按照試驗(yàn)方法分析開槽勺、漏勺、蛋糕切、刷子、粉爪、打蛋器、平底鏟、飯勺、薯壓、湯勺等10種黑色聚酰胺廚具(PA66材料),結(jié)果顯示,開槽勺、漏勺、蛋糕切、刷子、粉爪、打蛋器等樣品均未檢出PAAs,其他陽性樣品的分析結(jié)果見表4。

由表4可知,在平底鏟、飯勺、薯壓、湯勺等4款廚具中共檢測出3種PAAs,分別為4,4′-MDA、4-Co T 和4-CA,檢出量分別為0.4～1.3μg·kg－1、0.5～1.0μg·kg－1和0.4～0.8μg·kg－1;測定結(jié)果隨浸泡次數(shù)的增加逐漸降低,符合EU 2020/1245關(guān)于PAAs特定遷移量變化趨勢的判斷。

表4 部分樣品中PAAs遷移結(jié)果Tab.4 Migration results of PAAs in some samples μg·kg－1

本工作提出了聚酰胺廚具中23種PAAs遷移量的測定方法(UHPLC-MS/MS),方法操作簡單、定量準(zhǔn)確、靈敏度高、精密度好,能夠滿足EU 2020/1245對PAAs特定遷移量檢出限的要求,可用于食品接觸材料及制品中PAAs的實(shí)際檢測。